Vem uppfann 3D-skrivaren?

Du kanske har hört talas om att 3D-utskrift förklaras som tillverkningens framtid. Och med det sätt som tekniken har avancerat och spridit kommersiellt kan det mycket väl tjäna bra på hypen som omger den. Så vad är 3D-utskrift? Och vem kom med det?

Det bästa exemplet för att beskriva hur 3D-utskrift fungerar kommer från TV-serien Star Trek: The Next Generation. I det fiktiva futuristiska universum använder besättningen ombord på ett rymdskepp en liten enhet som kallas en replikator för att skapa praktiskt taget allt, som i allt från mat och dryck till leksaker. Samtidigt som båda kan rendera tredimensionella objekt, är 3D-utskrift inte nästan lika sofistikerad. Medan en replikator manipulerar subatomära partiklar för att producera det lilla föremålet som kommer i åtanke, "3D-skrivare" skriva ut material i successiva lager för att bilda objektet.

Tidig utveckling

Historiskt sett började utvecklingen av tekniken i början av 1980-talet, till och med föregången av ovannämnda TV-program. 1981 var Hideo Kodama från Nagoya Municipal Industrial Research Institute den första som publicerade en redogörelse för hur material som kallas fotopolymerer som härdade när de utsattes för UV-ljus kan användas för att snabbt tillverka fasta prototyper. Även om hans papper gav grunden för 3D-utskrift, var han inte den första som faktiskt byggde en 3D-skrivare.

Den prestigefyllda ära går till ingenjören Chuck Hull, som designade och skapade den första 3D-skrivaren 1984. Han hade arbetat för ett företag som använde UV-lampor för att skapa hårda, slitstarka beläggningar för bord när han kom på idén att dra fördel av ultraviolett teknik för att göra små prototyper. Lyckligtvis hade Hull ett laboratorium för att tänka på sin idé i månader. 

Nyckeln till att göra ett sådant skrivararbete var fotopolymererna som stannade i flytande tillstånd tills de reagerade på ultraviolett ljus. Systemet som Hull så småningom skulle utveckla, känd som stereolitografi, använde en stråle av UV-ljus för att skissa ut formen på föremålet ur ett kar med flytande fotopolymer. När ljusstrålen härdade varje lager längs ytan, skulle plattformen röra sig ned så att nästa lager kan härdas.

Han lade in patent på tekniken 1984, men det var tre veckor efter att ett team av franska uppfinnar, Alain Le Méhauté, Olivier de Witte och Jean Claude André, lämnade in patent för en liknande process. Emellertid övergav deras arbetsgivare ansträngningarna att vidareutveckla tekniken på grund av "brist på affärsperspektiv." Detta gjorde det möjligt för Hull att upphovsrätten till uttrycket "stereolitografi." Hans patent, med titeln "Apparat för produktion av tredimensionella objekt med stereolitografi" utfärdades den 11 mars 1986. Det året bildade Hull också 3D-system i Valencia, Kalifornien så att han kunde börja snabbt prototypa kommersiellt.

Expandera till olika material och tekniker

Medan Hulls patent täckte många aspekter av 3D-tryckning, inklusive design- och driftprogramvara, tekniker och en mängd material, skulle andra uppfinnare bygga vidare på konceptet med olika tillvägagångssätt. 1989 beviljades ett patent till Carl Deckard, en universitetsstudent i Texas, som utvecklade en metod som kallas selektiv lasersintring. Med SLS användes en laserstråle för att anpassa bindande pulvermaterial, såsom metall, tillsammans för att bilda ett lager av föremålet. Färskt pulver skulle tillsättas ytan efter varje på varandra följande lager. Andra variationer såsom direktmetallasersintring och selektiv lasersmältning används också för att tillverka metallföremål.

Den mest populära och mest igenkända formen för 3D-tryckning kallas fused deposition modellering. FDP, utvecklat av uppfinnaren S. Scott Crump lägger ner materialet i lager direkt på en plattform. Materialet, vanligtvis ett harts, fördelas genom en metalltråd och hårdnar omedelbart när det släppts genom munstycket. Idén kom till Crump 1988 medan han försökte göra en leksaksgroda till sin dotter genom att utdela ljusvax genom en limpistol.

1989 patenterade Crump tekniken och tillsammans med sin fru grundade Stratasys Ltd. för att tillverka och sälja 3D-tryckmaskiner för snabb prototyping eller kommersiell tillverkning. De tog deras företag offentligt 1994 och 2003 blev FDP den mest sålda snabba prototyptekniken.